专利名称：筒式搅拌器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于塑料、纤维、橡胶及高分子材料的合成、 乳化、医药、涂料、农药、化肥、染料、食品、冶金、废水处理等领 域中的液态物质混合装置，特别是一种筒式搅拌器。 技术背景
搅拌混合设备广泛应用于化工、冶金、医药、食品、环保、污水 处理等领域。搅拌操作是工业反应过程的重要环节，它的原理涉及流 体力学、传热、传质及化学反应等多个方面，搅拌器是搅拌混合设备 中的关键部件之一，是将机械能转变为介质的动能，使介质获得适宜 的流动场的装置。搅拌器有两大功能:①使液体产生强大的总体流动， 以保证装置内不存在静止区，达到宏观均匀；②产生强大的湍动，使 液体微团尺寸减小。
搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮。搅拌器的流型与搅拌效果、搅拌 功率的关系十分密切， 一直是搅拌过程所研究的主要课题。
搅拌器容器内的流型取决于搅拌器的形式、搅拌容器和内构件几 何特征，以及流体性质、搅拌器转速等因素。对于搅拌机顶插式中心 安装的立式容器，有三种基本流型。分别是径向流、轴向流和切向流。 径向流是指流体的流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁 面分成两股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形 成上下两个循环流动；轴向流是指流体的流动方向平行于搅拌轴，流 体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上，形成上下循 环流动；切向流是指无挡板的容器内，流体绕轴作旋转流动，高速时 液体表面会形成漩涡，此时流体从桨叶周围周向巻吸至桨叶区的流量 很小，混合效果很差。上述三种流型通常同时存在，其中轴向流与径 向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制，采用挡板可削弱切向
流，增强轴向流和径向流。
搅拌器的型式很多，但使用中均受局限。桨式搅拌器是搅拌器中
结构最简单的一种搅拌器，搅拌器直径d与釜径D之比d/ D为 0. 35 0. 8 ,其运转速度为10 100r/ min ，为大型低速搅拌器， 适用于低、中等粘度物料的混合、促进传热及可溶固体的混合与溶解 等场合。在实际生产中，会遇到釜深液高的情况，此时单层桨式搅拌 器难以搅拌均匀。推进式搅拌器(又称船用推进器)常用于低粘度液 体中，标准推进式搅拌器有三瓣叶片，其螺距与桨直径d相等。搅拌 时，流体由桨叶上方吸入，下方排出，流体至容器底再沿壁面返至桨 叶上方，形成轴向流动。推进式搅拌器搅拌时的流体湍动程度不高， 但循环量大。容器内装挡板、搅拌轴偏心安装或搅拌器倾斜，可防止 漩涡形成。搅拌器直径d与釜径D之比d/ D为0. 2 0. 5 ，转速较 高，为100 800i"/ min。运转时产生较大的轴向循环流量，宏观混 合效果较好，适用于均相液体混合等搅拌不是非常强烈的以宏观混 合为目的的搅拌场合，常用于低粘度料液(小于2000 m Pa，s)的混 合。利用其较小的搅拌功率，通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌 效果，主要用于液一液系混合、使温度均匀，在低浓度固一液系中防 止淤泥沉降等。
涡轮式搅拌器(又称透平式叶轮)，是应用广泛的一种搅拌器。 搅拌器直径d与釜径D之比d/D为O. 17 0. 5，转速为30 500r/ min。旋转时有较高的局部剪切作用，能得到高分散度微团，适用于 气一液混合及液一液混合或强烈搅拌的场合，常用于低中等粘度物 料。
锚式搅拌器结构简单，转速为l 100r/min,为低速搅拌器，只 产生切向流，剪切作用小，无轴向混合，适用于粘度在100 Pa' s以 下的流体搅拌，锚式或框式桨叶的混合效果并不理想，只适用于对混 合效果要求不太高的场合。
螺带式搅拌器是把一定蠊距的螺旋形钢带固定在搅拌轴上，螺 带外缘很接近釜壁。搅拌时，物料沿釜壁上升，沿轴向下运动。适用
于高粘度料液的混合。
综上所述，现有的液态物质混合用搅拌器普遍存在应用场合单 一，结构原理简单，制作成本高，使用操作不灵活，难以在各种不同 浓度液体混合时实现节省能源和时间的目的。 发明内容
本实用新型的目的在于克服现有搅拌器技术中存在的缺点，寻求 设计一种结构原理可靠，适应范围广，节省能源且搅拌均匀度好的筒 式搅拌器，该搅拌器能较好的改善容器内的液体流场，适用于中、高 速搅拌，釜高与釜径之比为0.8 5的容器，用于深液面的搅拌效果 更佳，是一种综合性能好、高效节能、转动平稳、结构简单、制造成 本低的新型叶轮。
为了实现上述发明目的，本实用新型的主体结构由传动轴、联结 件、筋骨架、联结套、叶轮、叶齿、筒体和紧固装置等部件组合而成， 圆柱内空式筒体内顶部和中部平行结构与筒体固连制有筋骨架，筋骨 架中心处竖向制有中空式联结套，联结套中空间中活动式制有传动 轴，传动轴顶端与外传动力对接，底端与转动式叶轮固连形成连动结 构，多齿式叶轮作为一个整体结构其四周均匀分布制有非直线式叶 齿，联结套与筋骨架之间形成可转动式结构，传动轴与联结套由联结 件固定为一体，底端制有紧固装置，用于锁紧并承重，叶轮套制在联 结套外体上。
本实用新型的圆筒形叶轮上对称开有方型孔2 8个，圆筒内侧 对应装有叶齿，叶齿切线与圆筒切线夹角范围为15° 90°，圆筒下部 高度大于或等于上部高度，圆筒所开方孔面积的总和与圆筒横截面积 之比应为0.1 0.6。筒式搅拌器直径与容器直径之比为0.12 0.75。 当圆筒旋转时，在叶轮的作用下，流体通过槽隙向外流出，在搅拌器 附近形成高湍动的充分混和区，并产生一股高速射流和高压头，推动 液体在搅拌容器内循环流动，在圆筒的导流作用下，介质从筒的顶部 和底部吸入筒内，形成循环。彻底改变了传统搅拌器的流场单一的缺 点，使介质在低转速下同时产生较好的径向流和轴向流，介质混合更
均匀，反应时间降低。
本实用新型适用于液体粘度范围为0 3000 m Pa s。 当筒式搅拌器旋转时，在叶轮和离心力的作用下，筒内的介质通 过筒体的槽隙被抛向筒外，在搅拌器附近形成高湍动的充分混和区， 并产生一股高速射流和较高的压头。高流速的液体在搅拌容器内径向 流动，在介质阻力的作用下部分动能被转化为静压能，在筒体中心形 成低压。在圆筒体的导流和管道连通器的作用下，介质从筒体的顶部 和底部流入筒内，极大地提高了液体的排出量，更好的改善了液体在 釜内的流动场，从筒式搅拌器的轴向截面数值模拟速度矢量图和横向 截面数值模拟速度矢量图可以看出，筒式搅拌器彻底消除了搅拌器搅 拌过程中的搅拌死角，使流场均匀，液体混合时间縮短。
本实用新型与现有的搅拌器相比，其结构原理新颖，适用范围广 泛，传动力强，搅拌效果好，特别是在搅拌过程中，液体物质形成的 涡流结构有利于混合均匀度的增加。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图2为本实用新型的俯视结构原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的主体结构由传动轴l、联结件2、筋骨架3、联结 套4、叶轮5、叶齿8、筒体6和紧固装置7等部件组合而成，圆柱 内空式筒体6内顶部和中部平行结构与筒体6固连制有筋骨架3，筋 骨架3中心处竖向制有中空式联结套4，联结套4中空间中活动式制 有传动轴1，传动轴1顶端与外传动力对接，底端与转动式叶轮5固 连形成连动结构，多齿式叶轮5作为一个整体结构其四周均匀分布制 有非直线式叶齿8，联结套4与筋骨架3之间形成可转动式结构，传 动轴1与联结套4由联结件2固定为一体，底端制有紧固装置7，用 于锁紧并承重，叶轮5套制在联结套4外体上。
传动轴1主要用于传递动力；联结件2用于传递扭矩；筋骨架3 用于联结套4与筒体6的联接；对称焊接安装在筒体6和联结套4的
上下两端，可根据筒体6直径和扭矩大小各端设置3 5根，并保证 筒体6与联结套4的同轴度；联结套4与传动轴1配合并传递扭矩， 联结套4与传动轴1的配合为过渡配合，并借助联结件2和紧固装置 7将联结套4固紧在传动轴1上；叶轮5将机械能传递给液体，叶轮 5可单独冲压成型，再与筒体6焊接，或利用筒体6开孔部分的材料 直接制作，叶轮5与筒体6的焊接应对称安装，，角度准确统一；筒体 6用于传递扭矩并承载叶轮5，同时起导流筒的作用，用无缝钢管或 钢板巻焊而成，筒体6上的开孔要均匀对称；紧固装置7用于锁紧并 承重。
筒式搅拌器与目前所有使用的搅拌器结构型式不同，因此工作原 理和介质流型也不同。筒式搅拌器有传动轴1和筒体6 (也称圆筒) 构成，后者是其核心部分，圆式筒体6上对称开2 8个长方型孔， 在筒体6开口处内侧对应装有叶片。叶片切线与圆形筒体切线夹角范 围为15" 90°，叶轮5端部与圆形筒体6内壁的直线距离DE为(O. l 0.7) R (R为筒体半径)，圆形筒体6下部高度OA大于或等于上部高 度BC，且OA:OB二 1:0. 1 5,圆形筒体6所开长方孔面积的总和与圆 筒横截面积之比应为0. 1 0. 6。
实施例l:采用本实用新型，筒式搅拌器的直径d为45mm，圆筒 高度为52咖，开孔长度为32mm，开孔宽度为12mm，叶片长度为32,， 叶片宽度为12mm，叶片角度为30° ，搅拌介质为水，粘度为1 mPa s 进行数值模拟，得到筒式搅拌器的轴向截面数值模拟速度矢量图和横 向截面数值模拟速度矢量图。速度矢量图与实验观察结果十分吻合 筒式搅拌器的流型包含了径向流、轴向流和切向流三种基本的流体流 型，这三种流体流型彻底消除了搅拌过程中的搅拌死角，使液体混合 达到充分均匀。
实施例2:采用本实用新型，筒式搅拌器的直径为50mm，圆筒高 度为52mm，开孔长度为32mm，开孔宽度为12mm，叶片长度为32mm， 叶片宽度为12咖，叶片角度为30。，粘度为450 m Pa's 。搅拌功 率比推进式、涡轮式機拌器的功率略小；但搅拌时间与推进式、涡轮
式的相比，搅拌时间縮短了一半左右，效率提高了 100%以上。
实施例3:采用本实用新型，筒式搅拌器的直径为50mm，圆筒高 度为52mm,开孔长度为32mm，开孔宽度为12mm，叶片长度为32,， 叶片宽度为12mm，叶片角度为30。，粘度范围为450 m Pa s 。当 d/D为0. 34时，涡轮式和推进式搅拌器已经发现反应物料部分沉淀， 不能完全参加反应。而筒式搅拌器的d/D在0. 155时反应还继续进行， 我们以筒式搅拌器与容器直经比为0.155时单次操作循环的时间为 标准，计算在相同的液面高度，相同的搅拌时间下，所能搅拌的液体 体积的比较筒式搅拌器是涡轮式的1.96倍，是推进式的2.21倍。
权利要求1.一种筒式搅拌器，主体结构由传动轴、联结件、筋骨架、联结套、叶轮、叶齿、筒体和紧固装置组合而成，其特征在于圆柱内空式筒体内顶部和中部平行结构与筒体固连制有筋骨架，筋骨架中心处竖向制有中空式联结套，联结套中空间中活动式制有传动轴，传动轴顶端与外传动力对接，底端与转动式叶轮固连形成连动结构，多齿式叶轮作为一个整体结构其四周均匀分布制有非直线式叶齿，联结套与筋骨架之间形成可转动式结构，传动轴与联结套由联结件固定为一体，底端制有紧固装置，用于锁紧并承重，叶轮套制在联结套外体上。
2. 根据权利要求1所述的筒式搅拌器，其特征在于圆筒形叶轮上 对称开有方型孔，圆筒内侧对应装有叶齿，叶齿切线与圆筒切线夹角 范围为15° 90°，圆筒下部高度大于或等于上部高度，圆筒所开方孔 面积的总和与圆筒横截面积之比应为0.1 0.6。
3. 根据权利要求1所述的筒式搅拌器，其特征在于适用于液体粘 度范围为0 3000 m Pa s。
专利摘要本实用新型涉及一种用于塑料、纤维、橡胶及高分子材料的合成、乳化及废水处理等领域中的液态物质混合装置，特别是一种筒式搅拌器，主体结构由传动轴、联结件、筋骨架、联结套、叶轮、叶齿、筒体和紧固装置组合而成，圆柱内空式筒体内顶部和中部平行结构与筒体固连制有筋骨架，筋骨架中心处竖向制有中空式联结套，联结套中空间中活动式制有传动轴，传动轴顶端与外传动力对接，底端与转动式叶轮固连形成连动结构，叶轮作为一个整体结构其四周均匀分布制有非直线式叶齿，联结套与筋骨架之间形成可转动式结构，叶轮套制在联结套外体上，其结构原理新颖，适用范围广，传动力强，搅拌效果好，特别是液体物质形成的涡流结构有利于混合均匀度的增加。
文档编号B01F7/16GK201006410SQ20072001871
公开日2008年1月16日 申请日期2007年2月8日 优先权日2007年2月8日
发明者宋君萍, 杨洪顺, 赵越超, 陈明义 申请人:青岛科技大学